通用轉子平衡工藝裝備結構分析

摘 要：綜合論述了通用轉子平衡的必要性、低速平衡的分類和平衡工藝裝備的設計原則，歸類分析了通用轉子8個類型平衡工藝裝備的設計要素和結構特點，提出了平衡工藝裝備的基本設計原則，為同類通用轉子以及其他行業的轉子平衡工藝裝備設計提供了參考依據。

關鍵詞：通用轉子 平衡 工藝裝備

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-01

通用轉子低速平衡工藝是轉子加工裝配中最重要的工藝過程，轉子不平衡量過大使轉子在高速運轉時產生大的離心力而造成主體結構件振動，所以平衡工作也是控制主體結構件振動的一種重要工藝。通用轉子平衡要取決于轉子自身的結構，所以要實現一個轉子平衡過程，平衡工藝裝備是一個最重要的因素也是技術難點。

1 轉子與平衡

轉子低速平衡分為動平衡和靜平衡兩種。轉子的平衡方式選擇原則：在滿足于轉子使用要求的前提下，首選靜平衡，其次動平衡，具體選擇平衡形式要從轉子的幾何形狀、結構尺寸、直徑與校正面間距之比、支撐間距、工作轉速、平衡技術要求等多方面考慮制定，一般依據以下兩條：轉子直徑D與校正面間距b之比>6時認為是盤狀轉子，只做靜平衡，否則做動平衡；轉子支撐距離與轉子校正面間距b之比≥5以上均視為支撐間距足夠大，只做靜平衡，否則做動平衡。

2 平衡工藝裝備

2.1 概念

平衡工藝裝備是保證通用轉子實現平衡工藝過程與平衡設備相配合使用的一種工藝裝備，又叫平衡工裝。

2.2 技術要求

動平衡工裝要考慮如下幾個方面的設計要求。平衡工裝設計時應保證高于被平衡轉子的設計精度，并能滿足與相配轉子和平衡設備進行平衡試驗；平衡工裝是參與平衡過程的，所以平衡工裝自身的質量對其轉子的平衡狀態有著很大的影響；平衡工裝在選材和設計結構上經過采取減重措施仍然達不到質量值要求的，應綜合考慮平衡方案是否可行，是否需要調整；預平衡。所有隨轉子一起轉動進行平衡的工裝部件，在設計時應該考慮工裝組件狀態下的預平衡，降低工裝本身不平衡量對轉子產生的影響。平衡工裝的預平衡校正分為永久性校正和臨時性校正；剛性和強度。平衡工裝和端驅動裝置除了要保證必要的剛性和強度，使用時無變形問題，工裝還應該保證與轉子相似或較高的硬度，以防止工裝在長期使用中產生的磨損，影響工裝與轉子間的配合關系；平衡工裝不平衡量的校正方式一般有去除材料、平衡螺栓校正、粘貼臨時配重、平衡機補償等；平衡工裝裝配方式分為冷熱裝配的方法、螺栓連接法和其他連接方法；為保證平衡工裝長期使用和平衡精度，工裝應根據實際使用要求進行定期送檢。

2.3 典型種類

（1）芯軸工裝。主要適用于無軸頸盤類轉子，這類轉子不能通過自身的結構進行平衡工作，平衡時要考慮連接位置精度和自身的不平衡量大小，一般為過盈裝配，通過工裝跳動檢查裝配狀態，該類工裝結構簡單，芯軸一般直接接觸滾輪，使用易磨損，該類工裝適用于研制及試驗，典型結構見圖1。

圖1 典型芯軸工裝。

（2）施工軸承類。該類工裝在芯軸工裝的基礎上考慮轉子生產批量大不適合滾動支撐的方式而加裝施工軸承，采用鞍形架支撐方式，此類工裝設計結構復雜，但工裝支承和轉動依靠軸承實現，該類工裝精度高，工作磨損小，適于長期和批量生產使用，檢定要求較為復雜。

（3）軸套類。軸套工裝一般適用于有支撐軸頸但無法作為支承類轉子部件。該類工裝是施工軸承類工裝的簡單化設計，一般是對臨時平衡試驗采用的一種方法，結構簡單，軸套直接接觸滾輪，工裝工作磨損較快，不使用于長期或批量平衡使用。

（4）輔助支撐類。輔助支撐類工裝是用于轉子自身無支撐軸頸結構，這需要通過工裝的輔助支撐功能來滿足平衡狀態。一般工裝自身結構較為復雜，但工裝輔助支撐點可選用其他類的支撐方式如直接支撐、軸套支撐等。

（5）立式平衡工裝。立式平衡用工裝是一種特殊類型的工裝，工裝需要考慮與平衡機連接方式，一般裝夾的重復性較差，所以在進行轉子平衡前需要對工裝單獨進行臨時平衡，平衡完成后再裝配調整轉子，最終以轉子和工裝組件的方式進行平衡。

（6）模擬轉子類。一般用于兩個連接的單元轉子自身結構無法單獨進行平衡的轉子，該類轉子相互配對裝配，這就需要在單件平衡時使用模擬另一組件重要尺寸、質量、轉動慣量的工裝連接至組件形式分別進行平衡，保證配對件最終裝配時的平衡狀態。該類工裝一般成套使用，工裝需要成套平衡。

（7）框架類工裝。框架類工裝是一種特殊形式的工裝，該類工裝將轉子的兩個支撐位置間形成框架結構，解決轉子帶靜子平衡、重懸臂轉子平衡等特殊結構轉子平衡問題，保證轉子正常支撐和平衡過程的實現，這類工裝結構較為復雜，需要考慮的因素較多，結構設計困難，典型結構見圖2。

圖2 典型框架工裝

（8）其他類工裝。除以上所列的工裝種類外，平衡工裝設計中不僅僅采用一個方案，可能需要多種方案才能實現復雜轉子的平衡，這類工裝一般需要從工裝的裝配、平衡、分解等多方面綜合考慮來實現轉子的平衡工藝過程。

3 結語

通過研究分析通用轉子平衡的基礎理論及平衡在裝配工藝中的重要性，論證了轉子的類型和平衡工藝方法選擇的依據；分析了平衡工裝的主要設計技術要求，明確了設計平衡工裝的技術要求，合理設計平衡工裝是平衡工藝過程的關鍵所在；研究歸納了八種典型平衡工裝，簡述了平衡工裝的使用范圍及其特點，為各類轉子的平衡工藝研究和工裝設計提供了參考。總之，通過對通用轉子平衡技術研究和工裝結構分析，綜述了典型工裝結構和設計要素，為通用轉子工裝研究積累了經驗。

參考文獻

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